Нейрокомпьютерный интерфейс выходит на финишную прямую

На минувшей неделе стало известно, что американская компания Synchron, получившая финансовую поддержку от Билла Гейтса и Джеффри Безоса, приступила к новому этапу клинических испытаний своей системы нейрокомпьютерного интерфейса (brain computer interface, BCI). Она позволяет парализованным людям управлять компьютером только силой мысли — без сложной хирургической операции по вживлению электрода в мозг. К середине года на клинические испытания со своей системой BCI планирует выйти и компания Neuralink Илона Маска. Тем временем в Великобритании, США и Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) уже проводятся консультации по разработке регулирующих норм для бурно развивающейся индустрии нейрокомпьютерных интерфейсов.

Доктор сказал: «В мозг» — значит, в мозг

На прошлой неделе стало известно, что разработчик нейрокомпьютерного интерфейса, компания Synchron, приступает к новому этапу клинических испытаний своего малоинвазивного устройства Stentrode. В интервью телеканалу CNBC главный коммерческий директор Synchron Курт Хаггстрем заявил, что в новом этапе примут участие шесть добровольцев. В августе 2020 года Управление по контролю за рынком лекарственных препаратов и продуктов питания США (FDA) предоставило Synchron предварительное разрешение на устройство Stentrode, которое фиксирует нейроимпульсы парализованных пациентов. Спустя год FDA разрешило Synchron приступить к клиническим испытаниям этого устройства. В июле прошлого года первое устройство от Synchron было установлено пациенту из США.

Главная цель испытаний — понять, как новая технология позволит парализованным людям «делать такие обычные вещи, как переписка в интернете, прием и отправка электронных писем, покупка товаров через интернет, использование услуг телемедицины и в целом — возможность жить независимой повседневной жизнью».

После первых успехов Synchron привлекла к себе внимание крупных инвесторов, в том числе основателя Microsoft Билла Гейтса и основателя Amazon Джеффа Безоса. В декабре прошлого года они вместе с рядом других инвесторов и венчурных фондов вложили в компанию $75 млн, которые и пошли на подготовку нового, более масштабного раунда клинических испытаний.

Разработкой систем BCI на продвинутой стадии занимаются уже несколько десятков компаний. Среди лидеров только в США наблюдатели перечисляют не менее семи — например, компанию Blackrock Neurotech, которая провела первые тесты своих имплантатов уже более 20 лет назад, а также компанию Илона Маска Neuralink. И если стартап Илона Маска начнет клинические испытания в середине этого года, то Blackrock Neurotech является одной из первых в мире компаний, уже добившейся практических результатов в данной области.

К настоящему времени в многолетних испытаниях технологии BCI от Blackrock Neurotech приняли участие 32 человека, у которых электроды проработали в общей сложности уже более 30 тыс. дней (около 82 лет), и пока не зафиксировано серьезных побочных эффектов.

Однако эта технология предполагает довольно сложный инвазивный метод, когда при помощи хирургической операции микрочип вживляют непосредственно в мозг парализованного человека. Недостатками такой технологии являются постепенное рубцевание области введения имплантата, постепенная коррозия электрода, возможное отторжение имплантата, постепенное ослабление сигнала. Все это требует замены имплантата в срок от пяти до семи лет, из-за чего пациенту нужно делать новую операцию.

В отличие от вживления имплантата при помощи сложной хирургической операции, технология Synchron предполагает малоинвазивный метод — путем введения микростента (электропроводящего каркаса) в кровеносный сосуд (в яремную вену). После этого стент доставляется к моторной коре мозга, где он фиксирует нейроимпульсы мозга и передает их в виде команд на компьютер. Поскольку клинические испытания начались только в прошлом году, о каких-либо серьезных побочных эффектах пока неизвестно. Среди потенциальных побочных эффектов исследователи упоминают стандартные варианты при стентировании — отторжение стента, нарушение кровотока в сосуде, повреждение стенок сосуда и т. д. Таким образом, данная методика может быть более щадящей по отношению к пациенту по сравнению с традиционной методикой хирургического вживления имплантата непосредственно в мозг.

Голова против кирпича

Заметные достижения в последнее время отмечены не только в способе введения системы BCI, но и в обработке нейроимпульсов. В январе ученые из Стэнфордского университета объявили об открытии, которое может существенно повысить эффективность практического применения нейрокомпьютерного интерфейса. Исследователи разработали новую систему обработки нейроимпульсов (нейропротез), которая способна в несколько раз быстрее существующих систем распознавать речь, декодируя ее через импульсы мозга.

Разработка стэнфордских ученых декодирует 62 слова в минуту, что в 3,4 раза быстрее нынешних систем, и приближает этот показатель к скорости обычной речи — 160 слов в минуту.

Такие результаты исследователи из Стэнфорда получили при обработке нейросигналов из мозга пациентки, потерявшей речь из-за бокового амиотрофического склероза, поражающего моторные нейроны. Ученые полагают, что новая технология может помочь многим людям, пострадавшим от целого ряда травм и недугов — от инсульта до болезни Паркинсона. Исследования новой системы проходили в течение четырех месяцев: пациентку просили передавать информацию об отдельных фонемах, словах и предложениях, которые затем транслировались на экране компьютера. После этого была создана предикативная система распознавания слов, которая и позволила добиться столь высокой скорости декодирования нейроимпульсов.

При словарном запасе в 50 слов новой системе удалось добиться точности распознавания в 91%.

Предыдущие системы BCI с использованием аналогичного словарного запаса и методики декодирования давали лишь 75% точности при скорости распознавания 18 слов в минуту.

Успехи в развитии нейрокомпьютерного интерфейса и бурное развитие этой отрасли заставляют власти некоторых стран задуматься о регулировании данной сферы. Британское Королевское общество (ведущее научное академическое общество Великобритании) уже проводит консультации с экспертами и парламентом страны о разработке регулятивных норм в области BCI. Специальная рабочая группа ОЭСР также представила документ, в котором изложила необходимость «разработки инструментария» для норм, регулирующих деятельность компаний и исследовательских организаций в области нейрокомпьютерного интерфейса. ОЭСР подчеркивает, что регулирование этой отрасли должно не только решить вопросы юридического, коммерческого и этического применения BCI, но и стимулировать инновации в этой области.

В середине февраля в США прошла конференция, организованная Министерством торговли, в которой приняли участие компании, работающие с BCI. В ходе конференции представители индустрии призвали регуляторов оказывать на нее не сдерживающее, а стимулирующее воздействие. «У Министерства торговли есть все возможности сыграть конструктивную роль в том, чтобы наша индустрия получила от регуляторов чуть больше пряника и чуть меньше кнута»,— отметил глава компании Paradromics Inc Мэтт Энгл.

В то же время представители некоторых компаний выразили обеспокоенность попытками чрезмерного влияния властей на работу индустрии. Ситуацию с регулированием BCI осложняет то, что такие технологии потенциально являются технологиями двойного назначения и могут представлять интерес для военных.

Власти США опасаются, что американские научные разработки могут оказаться у китайских военных, поэтому ограничили сотрудничество американских компаний с китайскими разработчиками и производителями полупроводников

Однако, по мнению главы Blackrock Neurotech Маркуса Герхардта, подобные ограничения могут помешать новым разработкам. «Это затормозит развитие всей индустрии,— полагает топ-менеджер.— Если у нас не будет доступа к необходимым производственным площадкам, это может просто сломать нам шею, откровенно говоря».

Евгений Хвостик